Staalbereiding
Laatst bijgewerkt: 05-05-2025
Definitie
Staalbereiding is het proces waarbij ruwijzer, voornamelijk een legering van ijzer en koolstof, wordt omgezet in staal door het koolstofgehalte te verlagen en eventueel andere legeringselementen toe te voegen om specifieke eigenschappen te verkrijgen.
Omschrijving
Staal is een legering die hoofdzakelijk bestaat uit ijzer en koolstof, waarbij het koolstofgehalte doorgaans beperkt is tot maximaal ongeveer 2,1% om het materiaal warm te kunnen vervormen. Ruwijzer, dat een hoger koolstofgehalte heeft (ongeveer 3,5%), wordt als basis gebruikt voor staalbereiding. Het voornaamste doel van staalbereiding is het reduceren van dit koolstofgehalte om het ijzer taaier en sterker te maken. Daarnaast kunnen tijdens het proces legeringselementen zoals chroom, nikkel, mangaan, silicium, vanadium en molybdeen worden toegevoegd om het staal specifieke eigenschappen te geven, zoals hogere sterkte, hardheid, corrosiebestendigheid of slijtvastheid. Staalbereiding onderscheidt zich hiermee van gietijzer, dat door het hogere koolstofgehalte bros is en niet warm vervormd kan worden. Het eindproduct van de staalfabrieken bestaat vaak uit halffabricaten zoals plakken, knuppels of blokken, die vervolgens verder worden verwerkt tot eindproducten zoals platen, buizen of wapening.
Methoden van staalbereiding
Er zijn verschillende methoden voor staalbereiding. Historisch werden processen zoals de frisoven en de puddeloven gebruikt. Belangrijke ontwikkelingen waren de introductie van het Bessemerprocedé met de converter en later de Siemens-Martinoven. Tegenwoordig zijn het basisch zuurstofproces (ook wel oxystaalproces genoemd) en het elektrische boogovenproces de meest gangbare methoden. Het basisch zuurstofproces gaat uit van vloeibaar ruwijzer, waaraan schroot kan worden toegevoegd. Hierbij wordt zuurstof door het ruwijzer geblazen om onzuiverheden te verwijderen. Het elektrische boogovenproces gebruikt een elektrische vlamboog om materiaal, vaak schroot, te smelten en te raffineren. Dit proces is flexibeler en geschikter voor het verwerken van schroot en het produceren van hoogwaardig gelegeerd staal.
Rol van legeringselementen en koolstof
Koolstof is het belangrijkste legeringselement in staal. De hoeveelheid koolstof bepaalt in grote mate de eigenschappen van het staal. Met een stijgend koolstofgehalte nemen de sterkte en hardheid toe, terwijl de taaiheid, smeedbaarheid, lasbaarheid en verspaanbaarheid afnemen. Naast koolstof kunnen andere elementen worden toegevoegd. Mangaan en silicium worden vaak gebruikt om de sterkte en hardheid te verhogen. Silicium helpt ook bij het verwijderen van zuurstof tijdens het bereidingsproces. Chroom, nikkel en molybdeen worden toegevoegd om onder andere corrosiebestendigheid te verbeteren, zoals bij roestvast staal. De invloed van legeringselementen kan complex zijn, omdat elementen elkaar kunnen versterken of tegenwerken.
Gebruikte bronnen: